申请日2015.01.26
公开(公告)日2015.04.29
IPC分类号C12N1/21; C12R1/01; C02F3/34; C12N15/74
摘要
本发明公开了一种红城红球菌及其构建方法和在污水处理中的应用。红城红球菌是表达Nirs基因的重组硝化细菌(具有高效去除氨氮的性能)，拉丁文学名为Rhodococcus erythropolis，命名为Biodenitrite菌株;保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号CGMCC NO.10253。红城红球菌中插入外源基因的核苷酸序列如序列编号1所示，红城红球菌的Nirs氨基酸序列如序列编号2所示，红城红球菌的Nirs基因前带有分泌型信号肽，其中信号肽的氨基酸序列如编号3所示。该红城红球菌与膜生物反应器联合用于污水的处理，能取得良好的效果。
权利要求书
1.一种红城红球菌，其特征在于，所述红城红球菌是表达Nirs基因的重组硝化细菌，在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.10253。
2.根据权利要求1所述的红城红球菌，其特征在于，所述红城红球菌中插入外源基因的核苷酸序列如序列编号1所示。
3.根据权利要求1或2所述的红城红球菌，其特征在于，所述红城红球菌的Nirs 氨基酸序列如序列编号2所示。
4.根据权利要求3所述的红城红球菌，其特征在于，所述红城红球菌的Nirs基因前带有分泌型信号肽，其中信号肽的氨基酸序列如编号3所示。
5.根据权利要求1、2、4任一所述的红城红球菌，其特征在于，所述重组硝化细菌的分类为红球菌属。
6.权利要求1至5任一所述的红城红球菌的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用细菌分离技术分离具有氨氮去除效果的硝化细菌基因组;
(2)利用PCR技术克隆Nirs基因，利用基因工程技术将所述Nirs基因与 pSIM5载体相连接，重组至步骤(1)的硝化细菌基因组特定位点中;
(3)利用基因工程技术筛选出表达Nirs基因的硝化细菌;
(5)利用发酵技术扩增所述表达Nirs基因的硝化细菌，得到所述红城红球菌。
7.权利要求1至5任一所述的红城红球菌的应用，其特征在于，将膜生物反应系统与所述红城红球菌联合，在不同条件下去除污水中的氨氮;
所述膜生物反应系统为流动的需氧膜生物反应系统，膜的材质为树脂。
8.根据权利要求7所述的红城红球菌的应用，其特征在于，所述氨氮的去除率为99.80～99.99%。
9.根据权利要求7所述的红城红球菌的应用，其特征在于，在常温条件下所述红城红球菌的COD去除率为95.00～98.00%，总氮去除率为99.70～99.90%。
10.根据权利要求7-9任一所述的红城红球菌的应用，其特征在于，所述污水包括生活污水、工业废水、垃圾渗滤液。
说明书
一种红城红球菌及其构建方法和在污水处理中的应用
发明领域
本发明涉及表达外源基因的重组硝化细菌菌剂及其构建方法和在污水处理中的应用，具体地说涉及表达亚硝酸盐还原酶的红城红球菌。
背景技术
本发明中提到的膜生物反应系统是流动的需氧的膜生物反应系统(fluidized bed membrance bioreactor,AFMBR)，红城红球菌是在低温条件下具有高效去除氨氮的Biodehiammtrogen工程菌。
亚硝酸还原酶为单条肽链，分子质量63kDa。其辅基包括一个血红素和一个 4Fe-4S簇。亚硝酸还原酶的催化反应以铁氧还蛋白为电子供体，6个电子依次由亚硝酸还原酶的4Fe-4S簇和血红素被转移到底物亚硝酸，使后者被还原为铵离子。亚硝酸还原酶在去除污水中的氮起到及其重要的作用。
目前，全球淡水资源短缺，水环境的质量持续恶化，污水回用是解决水资源危机、满足日益严格的水环境要求的有效方法。膜分离技术在水处理过程中具有高效、节能、环保以及过程简单、易于控制等特性，得到了广泛的应用与发展，随着科学技术日新月异的发展，膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR) 越来越广泛地应用于污水处理中，到2011年底，全世界投入运行及在建的MBR 系统已超过15000套。
MBR可以达到与活性污泥系统相似的处理目标，例如有机物的去除，硝化、反硝化以及化学或者生物除磷。作为膜分离技术与生物技术有机结合的污水处理新工艺，MBR由于其出水水质优良稳定，装置占地面积小等显著优点，使其在城市污水、工业废水、垃圾渗滤液的处理和回用方面表现出良好的竞争力，并在全球范围受到高度重视，是公认的21世纪最具有吸引力和竞争力的污水处理与回用技术。我国对MBR的应用与研究起步相对较晚，但是发展很快。本申请使用MBR/活性污泥混合系统结合红城红球菌增强对污水的处理的效果。
综上所述，通过本研究构建的红城红球菌使MBR/活性污泥混合系统增强了 污水的处理效果。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种红城红球菌及其构建方法和在污水处理中的应用。具体技术方案如下：
一种红城红球菌，所述红城红球菌是表达Nirs基因的重组硝化细菌，拉丁文学名为Rhodococcus erythropolis，命名为Biodenitrite菌株;保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地点：北京市朝阳区北辰西路1 号院3号中国科学院微生物研究所，保藏时间：2014年12月29日，保藏编号 CGMCC No.10253。
所述红城红球菌中插入外源基因的核苷酸序列如序列编号1所示。
所述红城红球菌的Nirs氨基酸序列如序列编号2所示。
所述红城红球菌的Nirs基因前带有分泌型信号肽，其中信号肽的氨基酸序列如编号3所示。
所述重组硝化细菌具有高效去除氨氮的性能。
所述重组硝化细菌的分类为红球菌属。
上述任一种红城红球菌的构建方法，包括如下步骤：
(1)利用细菌分离技术分离具有氨氮去除效果的硝化细菌基因组;
(2)利用PCR技术克隆Nirs基因，利用基因工程技术将所述Nirs基因与 pSIM5载体相连接，重组至步骤(1)的硝化细菌基因组特定位点中;
(3)利用基因工程技术筛选出表达Nirs基因的硝化细菌;
(5)利用发酵技术扩增所述表达Nirs基因的硝化细菌，得到所述红城红球菌。
上述任一种红城红球菌的应用，将膜生物反应系统与所述红城红球菌联合，在不同条件下去除污水中的氨氮;
所述膜生物反应系统为流动的需氧膜生物反应系统，膜的材质为聚偏氟乙烯。
所述氨氮的去除率为99.80～99.99%。
在常温条件下所述红城红球菌的COD去除率为95.00～98.00%，总氮去除率为99.70～99.90%。
所述污水包括生活污水、工业废水、垃圾渗滤液。
本发明通过应用基因工程操作技术，获得了高效去除氨氮的硝化细菌。实验表明表达质粒的插入没有影响硝化细菌的复制。污水处理实验研究结果表明重组硝化细菌可以有效去除生活污水、工业废水、垃圾渗滤液中的氨氮，达到国家一级(A)标准，说明本发明的重组硝化细菌可作为理想的氨氮去除菌剂。
